[发明专利]过滤膜及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种由金属有机骨架材料和聚合物形成的过滤膜。本发明还提供一种制备由金属有机骨架材料和聚合物形成的过滤膜的方法，该方法包括：将金属有机骨架材料与聚合物接触通过纺丝或浸涂形成过滤膜。本发明还涉及本发明过滤膜在滤除PM2.5、挥发性有机化合物中的用途。本发明的过滤膜具有比表面积高、表面官能团丰富、高孔隙率以及透光、透风等优点，并能对PM2.5及挥发性有机化合物实现高效滤除。

技术领域

本发明涉及应用化学领域，具体地，涉及一种由金属有机骨架材料与聚合物形成的过滤膜，制备所述过滤膜的方法、所述过滤膜在滤除PM2.5和挥发性有机化合物中的用途。

背景技术

金属有机骨架是一类多孔材料，由金属团簇、金属氧化物或金属盐与有机配体作用形成一维、二维或三维的网状孔道结构，具有孔隙率高、官能团丰富、孔道有序、结构多样等众多优点，在气体储存与分离、催化、膜、传感、生物医学成像等领域发挥着重要作用。

近些年来，环境问题日趋严重，对社会发展、人民生活、生态安全带来极大危害，受到政府的高度重视及广大人民群众的广泛关注，尤其是PM2.5和苯系物、甲醛等挥发性有机化合物。PM2.5在环境中可以滞留很长时间，且极易于进入人体，对人们的身体健康、生命安全带来非常大的威胁；挥发性有机污染物则是造成环境污染、损害人体健康的主要“元凶”，它参与大气光化学反应，并直接导致了大气中PM2.5的形成；挥发性有机化合物还对人们的身体健康有非常不利的影响，可以致癌、毒害中枢神经系统、造成缺氧症、引起呼吸困难甚至死亡等。因此迫切需要寻找一种新材料、方法将其快速高效滤除。

目前，并没有既能够用于去除PM2.5又能够用于去除挥发性有机化合物的方法，都需要使用不同材料单独予以处理。例如，传统用于滤除PM2.5的材料，包括现在市场上销售的能够滤除PM2.5的空气净化器中用到的HEPA过滤网，主要用的是熔喷纤维、玻璃纤维和纺粘纤维。此外，还有通过静电除尘技术去除PM2.5。而对于挥发性有机化合物的滤除方面，目前并没有能够广泛应用于生活中的技术方法和材料。在工业生产中对挥发性有机化合物的滤除，目前常用的方法有吸附法、吸收法、燃烧法、冷凝法、生物处理法等。

发明内容

本发明提供了一种过滤膜，由金属有机骨架材料与聚合物形成，所述金属有机骨架材料形成所述过滤膜中的金属有机骨架部分，所述聚合物形成所述过滤膜中的聚合纤维部分，其中所述金属有机骨架材料由金属源与有机配体作用形成。

其中，所述金属源包括金属团簇、金属盐或金属氧化物中的至少一种。

优选的，所述金属源中的金属元素包括Mg、Ca、Zr、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Al、Ge中的至少一种。

更优选的，所述金属元素包括Zn、Zr、Cu或Mg中的至少一种。

本发明所述的过滤膜中，所述有机配体为、、、、、、或中的一种，或者包含以下配位官能团：-CO₂H、-NO₂、-OH、-NH₂、-CN、-SO₃H、-SH、 CH(RSH)₂、-C(RSH)₃、-CH(RNH₂)₂、-C(RNH₂)₃、-CH(ROH)₂、-C(ROH)₃、-CH(RCN)₂、-C(RCN)₃、-CH(NH₂)₂、-C(NH₂)₃、-CH(CN)₂或-C(CN)₃中的至少一种，其中，配位官能团中的R各自独立地代表包含1至5个苯环的亚烃基。

优选的，所述有机配体为或包含-CO₂H、-NH₂或-OH中的至少一种配位官能团的有机配体。